目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心优势
- 1.2 目标应用
- 2. 深入技术参数分析
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 电气与光学特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 黄绿光LED分档
- 3.2 橙光LED分档
- 4. 性能曲线分析
- 4.1 相对发光强度与正向电流关系
- 4.2 正向电压与正向电流关系
- 4.3 光谱分布
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 外形尺寸
- 5.2 极性识别
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 存储条件
- 6.2 引脚成型
- 6.3 PCB组装与焊接
- 7. 包装与订购信息
- 7.1 包装规格
- 7.2 料号解读
- 8. 应用笔记与设计考量
- 8.1 典型应用电路
- 8.2 热管理
- 8.3 光学设计
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答
- 10.1 我可以用20mA驱动橙光LED吗?
- 10.2 峰值波长和主波长有何区别?
- 10.3 为什么存储和处理的湿度敏感性如此重要?
- 11. 实用设计案例研究
- 12. 工作原理
- 13. 技术趋势
1. 产品概述
LTLR42FGAFEH79Y是一款电路板指示灯模块,它将多个LED灯珠集成在一个黑色塑料直角外壳内。此设计专为简化在印刷电路板上的组装流程而打造。该产品结合了固态照明技术与用户友好的机械封装。
1.1 核心优势
- 易于组装:直角支架设计简化了电路板安装,并可堆叠以构建阵列。
- 增强对比度:黑色外壳材料提升了LED点亮时的视觉对比度。
- 高能效:采用低功耗、高效率的LED芯片。
- 环保合规:这是一款符合RoHS指令的无铅产品。
- 可靠光源:采用固态光源,确保长久的使用寿命。
1.2 目标应用
本元件适用于各类需要状态指示的电子设备,包括但不限于:
- 通信设备
- 计算机系统及外设
- 消费电子产品
- 家用电器
2. 深入技术参数分析
2.1 绝对最大额定值
所有额定值均在环境温度为25°C时指定。超出这些限制可能导致永久性损坏。
- 功耗:黄绿光和橙光LED均为52 mW。
- 峰值正向电流:60 mA(脉冲条件:占空比≤1/10,脉冲宽度≤0.1ms)。
- 连续直流正向电流:20 mA。
- 工作温度范围:-40°C 至 +85°C。
- 存储温度范围:-40°C 至 +100°C。
- 引脚焊接温度:最高260°C,持续5秒,测量点距LED本体2.0mm。
2.2 电气与光学特性
特性测量于TA=25°C。测试条件因LED类型而异。
- 发光强度:
- 黄绿光:典型值80 mcd,范围23 mcd至140 mcd。
- 橙光:典型值65 mcd,范围30 mcd至140 mcd。
- 视角:两种LED均为100度,提供宽广的照明范围。
- 峰值发射波长:黄绿光约571 nm,橙光约611 nm。
- 主波长:
- 黄绿光:典型值569 nm,范围565-571 nm。
- 橙光:典型值605 nm,范围598-613.5 nm。
- 光谱半宽度:黄绿光约15 nm,橙光约17 nm。
- 正向电压:
- 黄绿光:典型值2.1V,范围1.6-2.6V。
- 橙光:典型值1.9V,范围1.4-2.5V。
- 反向电流:在反向电压5V下,最大10 μA。重要提示:本器件并非设计用于反向偏置工作;此参数仅用于测试目的。
3. 分档系统说明
为确保生产中的颜色和亮度一致性,LED根据发光强度和主波长进行分类分档。
3.1 黄绿光LED分档
发光强度分档:
- AB档:23 - 50 mcd
- CD档:50 - 85 mcd
- EF档:85 - 140 mcd
- 公差:分档界限±15%。
主波长分档:
- 1档:565.0 - 568.0 nm
- 2档:568.0 - 571.0 nm
- 公差:分档界限±1 nm。
3.2 橙光LED分档
发光强度分档:
- AB档:30 - 50 mcd
- CD档:50 - 85 mcd
- EF档:85 - 140 mcd
- 公差:分档界限±30%。
主波长分档:
- H22档:598.0 - 600.0 nm
- H23档:600.0 - 603.0 nm
- H24档:603.0 - 606.0 nm
- H25档:606.0 - 610.0 nm
- H26档:610.0 - 613.5 nm
- 公差:分档界限±1 nm。
4. 性能曲线分析
规格书提供了典型特性曲线,这对电路设计至关重要。
4.1 相对发光强度与正向电流关系
这些曲线展示了两种颜色LED的驱动电流与光输出之间的关系。它们显示了工作的超线性区域,对于确定实现所需亮度水平的合适电流至关重要,从而确保效率和寿命。
4.2 正向电压与正向电流关系
这些IV曲线对于设计限流电路至关重要。曲线显示了LED在不同电流下的典型压降,使工程师能够准确计算所需的串联电阻值或设计恒流驱动电路。
4.3 光谱分布
虽然未详细图示,但指定的峰值波长、主波长以及光谱半宽度定义了出射光的颜色纯度。黄绿光LED发射约571 nm区域的光,而橙光LED发射约611 nm区域的光,提供清晰可辨的视觉指示。
5. 机械与封装信息
5.1 外形尺寸
该元件采用直角直插式设计。关键尺寸说明包括:
- 所有主要尺寸单位为毫米。
- 除非另有说明,标准公差为±0.25mm。
- 外壳材料为黑色塑料,阻燃等级UL94-V0。
- LED1使用白色扩散透镜。LED3和LED4使用橙色扩散透镜。
5.2 极性识别
极性通常通过外壳的物理结构来指示。应参考规格书中的外形图以识别阴极和阳极引脚,确保正确安装。
6. 焊接与组装指南
6.1 存储条件
- 密封包装:存储于≤30°C且≤70%相对湿度环境。请在包装后一年内使用。
- 已开封包装:存储于≤30°C且≤60%相对湿度环境。元件应在打开防潮袋后的168小时内进行回流焊接。
- 延长存储:若存储超过168小时,焊接前需在60°C下烘烤至少48小时,以防止回流过程中因湿气造成损坏。
6.2 引脚成型
- 弯曲引脚时,弯曲点应至少距离LED透镜底座3mm。
- 弯曲时请勿以LED本体或引脚框架底座作为支点。
- 所有引脚成型操作应在室温下进行,且必须在焊接工序之前完成。在焊接工序之前完成。
6.3 PCB组装与焊接
- 插入PCB时施加最小的夹紧力,以避免对LED造成机械应力。
- 可使用温控烙铁进行手工焊接,但需遵守最高260°C、5秒的限制。
- 如需清洁,可使用异丙醇等酒精类溶剂。
7. 包装与订购信息
7.1 包装规格
产品采用适合自动或手动组装的标准包装。具体的卷盘、管装或托盘配置详见规格书的包装规格部分。
7.2 料号解读
料号LTLR42FGAFEH79Y遵循内部编码系统,标识了产品系列、封装类型、LED配置以及可能的发光强度和波长分档代码。
8. 应用笔记与设计考量
8.1 典型应用电路
当使用电压源供电时,这些LED需要限流器件。最常见的限流方法是串联一个电阻。电阻值可根据欧姆定律计算:R = (Vcc - VF) / IF,其中Vcc为电源电压,VF为LED正向电压,IF为所需正向电流。务必确保电阻的额定功率足够。
8.2 热管理
尽管功耗较低,但将LED结温维持在规定范围内对于其寿命和光输出稳定性至关重要。在高密度布局中,尤其是在接近最高环境温度85°C下工作时,应确保足够的间距和可能的气流。
8.3 光学设计
100度的视角提供了宽广的光束。对于需要更聚焦光线的应用,可使用外部透镜或导光管。黑色外壳可最大限度地减少内部反射,并提高熄灭状态下的对比度。
9. 技术对比与差异化
LTLR42FGAFEH79Y在其类别中具有特定优势:
- 多LED集成:将不同颜色的LED集成在一个易于安装的封装中,相比使用分立LED,节省了电路板空间和组装时间。
- 直角设计:外壳使光线平行于PCB表面发射,非常适合侧发光面板或从侧面观看的状态指示灯。
- 可堆叠外壳:机械设计允许堆叠多个单元,以整洁地形成垂直或水平阵列。
- 清晰分档:明确定义的强度和波长分档,便于在生产批次中精确匹配颜色和亮度。
10. 常见问题解答
10.1 我可以用20mA驱动橙光LED吗?
绝对最大额定值规定所有LED的连续直流正向电流为20mA。然而,橙光LED的光学特性是在IF=10mA下指定的。以20mA驱动它们会产生更高的发光强度,但可能超出所列典型值,并可能影响长期可靠性。建议遵循测试条件,以保证光学性能。
10.2 峰值波长和主波长有何区别?
峰值波长是发射光谱强度达到最大值时的波长。主波长是从CIE色度图导出的色度量;它代表人眼感知到的与LED输出颜色相同的单色光的波长。主波长通常与颜色规格更相关。
10.3 为什么存储和处理的湿度敏感性如此重要?
LED封装会吸收空气中的湿气。在高温回流焊接过程中,这些被截留的湿气会迅速汽化,产生内部压力,可能导致封装分层或芯片开裂。MSL3等级及相关烘烤要求是防止这种失效模式的关键工艺控制。
11. 实用设计案例研究
场景:为网络路由器设计一个多状态指示面板。该面板需要一个电源指示灯、一个活动指示灯和一个故障指示灯。
实施方案:可使用单个LTLR42FGAFEH79Y模块。黄绿光LED可作为活动指示灯,由微控制器引脚通过PWM驱动以实现闪烁。其中一个橙光LED可作为故障指示灯。电源指示灯则需要单独的绿光LED。直角外壳允许面板垂直于主PCB安装,将光线导向用户。设计人员必须根据微控制器的GPIO电压和LED在所需电流下的VF,为每个LED计算合适的限流电阻。
12. 工作原理
发光二极管是一种通过电致发光发光的半导体器件。当在p-n结上施加正向电压时,电子与空穴复合,以光子的形式释放能量。光的特定颜色由所用半导体材料的能带隙决定。黄绿光LED使用AllnGaP芯片,而橙光LED使用AIInGaP芯片,材料成分的微小变化改变了能带隙,从而改变了发射波长。
13. 技术趋势
指示灯LED领域持续发展。趋势包括:
- 效率提升:材料科学的持续改进带来了更高的发光效率,允许更低的电流运行并降低系统功耗。
- 小型化:虽然直插式封装因其坚固性而仍然流行,但针对高密度电路板,也存在向更小表面贴装器件封装的并行趋势。
- 集成化解决方案:多芯片封装以及内置限流电阻甚至驱动IC的模块不断增长,进一步简化了电路设计。
- 颜色一致性:外延生长和分档工艺的进步持续提高了生产批次间颜色和亮度的一致性,这对于美学和功能性应用至关重要。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦电能发出的光通量,越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源发出的总光量,俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度(Viewing Angle) | °(度),如120° | 光强降至一半时的角度,决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温(CCT) | K(开尔文),如2700K/6500K | 光的颜色冷暖,低值偏黄/暖,高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数(CRI / Ra) | 无单位,0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力,Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性,用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差(SDCM) | 麦克亚当椭圆步数,如"5-step" | 颜色一致性的量化指标,步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长(Dominant Wavelength) | nm(纳米),如620nm(红) | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布(Spectral Distribution) | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压(Forward Voltage) | Vf | LED点亮所需的最小电压,类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf,多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流(Forward Current) | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动,电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流(Pulse Current) | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流,用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制,否则过热损坏。 |
| 反向电压(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受的最大反向电压,超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 热量从芯片传到焊点的阻力,值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计,否则结温升高。 |
| 静电放电耐受(ESD Immunity) | V(HBM),如1000V | 抗静电打击能力,值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施,尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C,寿命可能延长一倍;过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小时) | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率(Lumen Maintenance) | %(如70%) | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低;陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装(Flip Chip) | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高,适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上,部分转化为黄/红光,混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构,控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组,每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配,提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组,确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性,避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组,每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮,记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命(结合TM-21)。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质(如铅、汞)。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目,提升市场竞争力。 |